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Concepção artística do sistema pulsar-gigante vermelha, composta sobre uma foto do telescópio Hubble.

Nasce um novo pulsar?

Imagens combinadas do telescópio Hubble com observações de rádio mostram um sistema incomum, onde uma estrela gigante vermelha é acompanhada de um pulsar ultra-rápido.

(European Space Agency -
Bologna Astronomical Observatory)


      Embora sejam conhecidos hoje mais de 90 "pulsares ultra-rápidos" (com períodos de rotação da ordem de milissegundos), nenhuma obervação foi feita de modo a dar indicações de como eles atingiram esta rotação. Porém, diversas observações do pulsar PSR J1740 (que gira 274 vezes por segundo) realizadas pelo telescópio Hubble, operando em conjunto com o radio-telescópio Parkes, parecem dar indicações mais seguras de seu processo de aceleração.

      O modelo atualmente aceito para explicar a existência desses objetos propõe que uma estrela de nêutrons antiga e com período de rotação elevado inicia um processo de absorção de matéria de sua companheira, tipicamente uma gigante vermelha. A matéria atinge a superfície do pulsar e transfere energia a ele, fazendo-o girar mais depressa. O processo termina quando o pulsar atinge centenas de rotações por segundo, e sua companheira transforma-se em uma anã branca.

      Um grupo de pesquisadores do Observatório Astronômico de Bolonha realizou uma série de observações do sistema localizado no aglomerado globular NGC 6397. O estudo mostrou que a acompanhante do pulsar ultra-rápido não é uma anã branca como se previa, mas sim uma gigante vermelha cujo raio é 100 vezes maior que o de uma anã branca e cinco vezes maior que uma estrela normal de mesma massa. Este sistema gira em torno de seu centro de massa com um período de rotação de 1,35 dia.

      As observações também indicaram uma presença de gás no sistema acima do normal. O gás é ejetado pela gigante vermelha e logo absorvido pela companheira pulsante. Uma vez que o pulsar tenha sido suficientemente acelerado, ele não mais irá absorver matéria de sua companheira.

      "Certamente descobrimos um par bastante incomum", explica o astrônomo Francesco Ferraro. "Um sistema formado por um pulsar ultra-rápido e uma estrela que não é uma anã branca é algo que jamais foi visto. Nossa teoria é a de que estamos vendo o sistema antes que a gigante vermelha tenha 'esvaziado' sua matéria e se tornado uma anã branca. Se essa hipótese tentadora estiver errada, então a estrela acompanhante deve ter sido capturada pelo pulsar dentre aquelas do aglomerado globular. Talvez ela tenha expulsado a anã branca que normalmente encontramos em tais sistemas."

      O estudo dos pesquisadores da Universidade de Bolonha trouxe a tão aguardada prova da teoria do nascimento dos pulsares ultra-rápidos, e a descoberta abre novas portas na pesquisa sobre a evolução destes objetos estelares.


      Vida e morte estelar

      A evolução de uma estrela depende basicamente do equilíbrio entre duas tendências: a que a faz se expandir, graças à energia térmica gerada em seu interior, e aquela que a faz se contrair, pela atração gravitacional. À medida que a estrela queima seu combustível (ou o perde para uma companheira), ela avança em sua evolução para estágios distintos, dependendo da massa que possui.

      As características de evolução estelar podem ser melhor estudadas utilizando-se gráficos (denominados diagramas de Hertzprüng-Russel) que descrevem a temperatura da superfície estelar em função de sua luminosidade. Como existe uma correlação entre a luminosidade e o raio estelar, o eixo vertical também está geralmente relacionado ao tamanho da estrela. No eixo horizontal, as cores azuladas descrevem temperaturas mais altas (da ordem de 30.000 graus Kelvin) e as avermelhadas, temperaturas mais baixas (da ordem de 3.000 K).

      Inicialmente a estrela se encontra, após seu nascimento e manutenção de equilíbrio, na chamada seqüência principal (a curva cinza no centro do gráfico). A grande maioria das estrelas (como o nosso Sol) está situada sobre a seqüência principal.

      À medida que a estrela consome seu hidrogênio, a quantidade de energia liberada diminui, e a gravidade começa a vencer. Seu núcleo se contrai, e sua superfície se expande. Como sua temperatura diminui e seu raio aumenta, ela caminha em direção à região A do diagrama, e torna-se uma gigante vermelha.

      As temperaturas nesta etapa se tornam cada vez mais elevadas, e o núcleo estelar começa a queimar hélio, transformando-o em carbono. A pressão existente no núcleo torna-se extremamente elevada, mas para uma estrela de massa equivalente à do Sol, as reações nucleares começam a cessar. A superfície da estrela expande-se cada vez mais, acabando por se perder no espaço na forma de uma nebulosa planetária. O núcleo da estrela caminha em direção à região C do diagrama, tornando-se uma anã branca.

      Contudo, se a massa estelar for maior que a do Sol, a contração do núcleo continua, e a pressão elevada faz com que nêutrons sejam formados através de uma reação entre elétrons e prótons. Esta é a chamada estrela de nêutrons, com uma densidade extremamente elevada. No caso de massas estelares ainda maiores, a estrela contrai-se até formar um objeto do qual nem a luz consegue escapar: o buraco negro.

      Os pulsares são estrelas de nêutrons binárias (com uma estrela acompanhante) que possuem forte campo magnético. O pulsar absorve massa de sua companheira, e neste processo emite radiação eletromagnética através de seus pólos. Se os observadores (no caso os astrônomos na Terra) estiverem na linha de visada da radiação emitida, irão registrar pulsos com uma freqüência que é proporcional à velocidade de rotação do pulsar.



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